Фамилия Ксембаев звучит непривычно для русского уха, и это прямой намёк на её происхождение. Она образована по хорошо знакомой модели с суффиксом -ев, который в русской традиции присоединяли к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или гласный. В данном случае мы имеем дело с тюркской основой, адаптированной русской грамматикой.

Корень фамилии — «Ксембай». Это составное имя, характерное для многих тюркских народов: «Ксем» (или «Кисим», «Касем») — имя арабского происхождения, означающее «делящий», «распределяющий», часто связанное с щедростью, а «бай» — традиционный тюркский титул «господин», «хозяин», «богатый человек». Таким образом, Ксембай — это «господин Ксем» или «богатый, как Ксем». Фамилия Ксембаев буквально означает «потомок Ксембая».

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически проживают тюркские народы, исповедующие ислам: это Башкортостан, Татарстан, Оренбургская область, а также Казахстан. Встречается она и у казахов, где имя Ксембай (в вариантах Касымбай, Косымбай) — вполне традиционное. Носителями фамилии, скорее всего, были люди из крестьянского или торгового сословия, где имя, указывающее на достаток (бай), могло быть и пожелательным, и констатирующим.

Любопытная деталь: написание через «Кс» вместо более привычного «Кас» или «Кос» может указывать на региональные особенности произношения или на фиксацию фамилии в документах XIX — начала XX века, когда писарь записывал имя на слух, не задумываясь об арабской этимологии. В отличие от фамилий на -ов, где ударение чаще падает на окончание, в фамилии Ксембаев ударение, скорее всего, сохраняется на втором слоге: Ксембáев, как и в исходном имени Ксембáй.